石灰石粉在抹灰砂漿中的應(yīng)用

穆學(xué)智 羅 曄

1河南省京鶴同力建材有限公司（458008） 2 鄭州工程技術(shù)學(xué)院（450044）

1 石灰石粉的物理化學(xué)指標(biāo)

石灰石粉是機(jī)制砂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粒徑小于0.075 mm 的細(xì)小顆粒，1 t 石灰石大約能生產(chǎn)0.75～0.80 t 機(jī)制砂、0.2～0.25 t 石粉，其中 50%的石灰石粉被分離出來， 一少部分用于礦物摻合料，大部分被廢棄，隨意堆放，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。

機(jī)制砂中的石灰石粉與機(jī)制砂為同一母巖，礦物成分相同，表1 是TL 公司生產(chǎn)機(jī)制砂所用石灰石原料的化學(xué)成分，表2 是TL 公司生產(chǎn)機(jī)制砂后廢棄的石灰石粉的化學(xué)成分。

表1 石灰石化學(xué)成分（%）

表2 石灰石粉化學(xué)成分（%）

機(jī)制砂中石灰石粉的含量一般在10%左右。石灰石粉是機(jī)制砂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，機(jī)制砂中含有適量的石灰石粉能夠改善機(jī)制砂的級(jí)配組成，改善砂漿的和易性，其加水后與水泥、粉煤灰等膠凝材料形成漿體，包裹砂粒，填充空隙，增大硬化砂漿的密實(shí)度，對(duì)硬化砂漿的力學(xué)性能、抗凍性和收縮性能都有明顯改善。

2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)石灰石粉在混凝土行業(yè)的應(yīng)用限制

在建筑工程行業(yè)，人們一直對(duì)機(jī)制砂的應(yīng)用存在誤解，特別是石灰石粉含量大的機(jī)制砂，在建筑施工中受到諸多限制。 表3 列出了JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)機(jī)制砂（人工砂）或混合砂中石灰石粉含量的限制條件。

表3 機(jī)制砂或混合砂中石粉含量（%）

2001 年， 機(jī)制砂被列入新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684—2011《建筑用砂》,對(duì)機(jī)制砂的應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。 但該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂中石灰石粉含量的要求采取了比較謹(jǐn)慎的態(tài)度和相對(duì)嚴(yán)格的指標(biāo)，對(duì)剛剛起步的機(jī)制砂產(chǎn)業(yè)而言，生產(chǎn)與應(yīng)用之間仍有較大的差距。 GB/T 14684—2011《建筑用砂》對(duì)三個(gè)類別機(jī)制砂中石灰石粉含量有嚴(yán)格限制，見表4、表5， 這些限制在客觀上加劇了人們對(duì)含有石灰石粉的機(jī)制砂用于混凝土和預(yù)拌砂漿的誤解。

表4 石灰石粉含量和泥塊含量（MB 值≤1.4 或快速法試驗(yàn)合格）

表5 石灰石粉含量和泥塊含量（MB 值>1.4 或快速法試驗(yàn)不合格）

3 石灰石粉含量對(duì)抹灰砂漿性能的影響

3.1 試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)

機(jī)制砂在抹灰砂漿中的應(yīng)用日趨成熟，但關(guān)于機(jī)制砂中石灰石粉含量對(duì)預(yù)拌砂漿的影響方面的研究卻不多。

筆者取TL 公司的機(jī)制砂進(jìn)行研究， 其篩析級(jí)配見表6。

表6 TL 公司機(jī)制砂篩析

由表6 可以看到，TL 機(jī)制砂為中砂，石粉含量為8%，用該砂配制DPM5，初始配比見表7。

表7 DPM5 普通抹灰砂漿配比

保持水泥、粉煤灰、添加劑的配比不變，調(diào)整機(jī)制砂與石灰石粉的比例，觀察隨著石灰石粉比例的增加，其砂漿保水率、2 h 稠度損失率、抗壓強(qiáng)度、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、砂漿流動(dòng)度、抗凍性、收縮性能的變化，以此為參考進(jìn)行試生產(chǎn)。 經(jīng)過施工使用驗(yàn)證，最終確定了石灰石粉摻加比例的上限值。 最大限度在砂漿中使用石灰石粉，既保證了砂漿質(zhì)量，又解決了石灰石粉對(duì)環(huán)境的污染問題，變廢為寶，使廢棄的礦產(chǎn)資源得到再利用。

在表7 配比的基礎(chǔ)上，分別增加石灰石粉摻量至6.1%、8.6%、11.0%、13.5%，同比降低機(jī)制砂配比，試配結(jié)果見表8。

表8 不同石灰石粉摻量的DPM5 普通抹灰砂漿配比

3.2 水膠比為0.88 時(shí)的砂漿性能

在水膠比=0.88 不變的條件下， 五組砂漿的試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表 9 可以看到，試驗(yàn)組 2、3、4、5 號(hào)與對(duì)比組1 號(hào)相比較，在低強(qiáng)度抹灰砂漿中適當(dāng)添加一定比例的石灰石粉，能夠減少自由水在砂漿集料表面的聚集，使得砂漿保水率增加，和易性變好，泌水率降低，2 h 稠度損失相對(duì)減少；在低強(qiáng)度砂漿中適當(dāng)添加一定比例的石灰石粉，石灰石粉的填充效應(yīng)顯著，原因在于低強(qiáng)度砂漿中所含細(xì)集料相對(duì)較少，適量的石灰石粉能夠進(jìn)一步填充硬化砂漿內(nèi)部的孔隙，使砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，提高砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗凍性能，降低砂漿的收縮率，但是隨著石灰石粉比例的增大，齡期的延長(zhǎng)，砂漿收縮率相對(duì)也在增加；石灰石粉是一種低活性的礦物材料，在水泥水化過程中能夠提供的粘聚力有限，對(duì)砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度提高影響不大。

表9 砂漿的試驗(yàn)結(jié)果

3.3 水膠比為0.70 時(shí)砂漿的性能

水膠比為 0.70 時(shí)， 砂漿稠度在 50～70 之間，配比砂漿強(qiáng)度見表10。

表10 砂漿試驗(yàn)強(qiáng)度

水膠比由0.88 降至0.70 時(shí)， 砂漿稠度完全達(dá)到砌筑砂漿標(biāo)準(zhǔn)，但砂漿抗壓強(qiáng)度明顯提高，達(dá)到了DMM10～DMM20 的標(biāo)準(zhǔn)。 依據(jù)此結(jié)論， 保持DMP5 抹灰砂漿的配比不變，摻加16%～21.5%的石灰石粉，通過降低抹灰砂漿的水膠比，就可以生產(chǎn)DMM10～DMM20 抹灰砂漿。 經(jīng)工程應(yīng)用驗(yàn)證，既節(jié)省成本，又便于施工。

在表8 基礎(chǔ)上繼續(xù)提高石灰石粉的摻量，分別達(dá)到15.9%、18.4%，進(jìn)行抹灰試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硬化后的砂漿表面起砂、掉灰，砂漿強(qiáng)度低，原因是過量的石灰石粉造成砂漿粉體料顆粒的總比表面積增大，需水量增加，水泥水化過程中部分石灰石粉未能參與反應(yīng)，不能與水泥漿體完全結(jié)合，導(dǎo)致出現(xiàn)起砂等現(xiàn)象。 由此可見，石灰石粉在砂漿中的摻加比例是有限量的，不可隨意添加，要根據(jù)機(jī)制砂實(shí)際情況而定。

4 結(jié)論分析

從上述數(shù)據(jù)和試驗(yàn)可以看到:生產(chǎn)抹灰砂漿時(shí)，在機(jī)制砂中增加10%左右的石灰石粉摻量，對(duì)預(yù)拌砂漿的性能有很大改觀， 豐富了機(jī)制砂的顆粒級(jí)配，降低了抹灰砂漿的孔隙率，增加了硬化結(jié)構(gòu)的密實(shí)度， 提高了抹灰砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗凍性能；增加了砂漿拌合物中漿體的含量，彌補(bǔ)了機(jī)制砂棱角化和表觀粗糙的缺點(diǎn)，有利于減少機(jī)制砂顆粒間的摩擦，改善抹灰砂漿的和易性，減少拌合物泌水離析現(xiàn)象。

在生產(chǎn)實(shí)踐中有個(gè)別企業(yè)用石灰石粉代替粉煤灰，以增加砂漿的粉砂比；為了避免出現(xiàn)起砂等現(xiàn)象，另外添加提漿劑或黏結(jié)劑，增加多余石灰石粉顆粒間的粘結(jié)力。 該方法可整體提高硬化砂漿的抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)力，施工方反映良好。